MYB转录因子在药用植物次生代谢领域的研究进展

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,其生物学功能广泛,除去参与植物生长发育、生理活动代谢、细胞形态及模式建成、初生和次生代谢反应、对生物和非生物胁迫的应答等众多生物学过程外,在药用植物的次生代谢方面也颇具影响。目前关于MYB转录因子的研究多集中于农作物上,对于药用植物的研究少之又少,仍有很大研究空间。本研究综述了植物MYB转录因子的进化史、特征分类、功能及转化机制,着重探讨了MYB转录因子在植物次生代谢方面所起的作用,归纳总结前人相关的研究方法与思路,阐述国内外相关研究MYB的进展,为从多层面深入研究及更好地利用药用植物MYB转录因子提供思路和方法。     

植物花粉发育的基因工程研究进展

植物花粉发育过程极其复杂,众多基因参与其中并对花粉发育的正常进行发挥着重要作用。植物花粉发育的基因工程研究是将花粉发育的分子水平研究和植物个体发育调控研究联系起来的中间环节,有助于全面认识植物花粉发育的机理。综述了植物花粉发育相关基因的分离、表达及其调控的研究进展,探讨了利用基因工程创造雄性不育的几种方法,并对今后的应用前景进行了展望。     

利用基因工程创造植物雄性不育的策略

利用基因工程创造植物雄性不育系是近年来发展的新技术。根据花粉败育的原理,利用花药细胞绒毡层、绒毡层线粒体、胼胝质壁、细胞减数分裂过程等花粉形成过程中的不同环节,采取外源细胞毒素基因、分子伴侣、反义RNA技术、提早降解胼胝质、扰乱线粒体与细胞核之间的信息交流和细菌影响花粉小孢子发育等策略,使花粉不能正常形成,从而产生不育花粉,达到产生雄性不育的目的。并提出了基因工程创造植物雄性不育系可能存在的问题及其应用前景。     

药用植物内生真菌的分离及拮抗菌的筛选与鉴定

为更好地研究药用植物内生拮抗菌种,以6种药用植物(连钱草、小白酒草、毛茛、土三七、唐松草、白屈菜)作为植物材料进行菌种提取分离,并检测其抑菌活性.选择其中3种抑菌活性较高菌株通过18S rDNA序列测定,构建系统发育树,进行分子生物学鉴定.结果 表明,6种药用植物均含有多种内生真菌,连钱草分离得到5株内生真菌,小白酒草...     

分子标记技术在药用植物研究中的应用

分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种比较理想的遗传标记技术。本文综述了几种常用的DNA分子标记技术的原理,特点及其在药用植物上的最新研究成果和进展,为准确、科学的评价药用植物的品质及真伪优劣提供可靠的依据,并对分子标记技术在药用植物研究上的应用前景进行了展望。     

河南唇形科药用植物种质资源及其区系分析

为了积累河南省唇形科药用植物资源的基础资料,以便为其野生资源的开发利用、保护以及引种驯化提供科学依据,此次研究采用野外踏查、室内查对腊叶标本和校对相关文献资料的方法,对河南省唇形科药用植物种质资源及其区系特点进行了初步的研究和探讨。结果显示,河南全境唇形科药用植物共有31属60余种;区系成分多样,以温带成分占优势;区系之间联系广泛,多种区系成分相汇集、混杂和过渡。这种区系特点是与河南的南北过渡性气候特点相适应的,同时也为河南唇形科药用植物的地区间引种提供了部分理论依据。     

果聚糖对植物抗逆性的影响及相应基因工程研究进展

果聚糖是一类重要的可溶性碳水化合物,其在植物中的积累可提高植物的抗逆性。本文除了介绍果聚糖的有关知识外,重点综述了果聚糖对植物抗逆性的影响,并从果聚糖对渗透的调节,对膜的保护,在低温、干旱条件下果聚糖相关酶活性变化方面阐述了果聚糖抗旱、抗寒机制。此外,综述了提高果聚糖积累方面的基因工程研究进展及存在的相关问题。     

绿竹咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因的克隆与分析

咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（CCoAOMT）是木质素生物合成过程中的一个关键酶类。采用RT-PCR及RACE方法从绿竹中分离了CCoAOMT家族的一个基因,命名为BoCCoAOMT1（GenBank注册号为EF028662）。BoCCoAOMT1的cDNA全长873bp,含有一个780bp的读码框,编码一个259aa的蛋白,分子量约为29kD。序列分析结果表明,BoCCoAOMT1的编码肽链含有CCoAOMT类基因所有的保守序列元件,与禾本科植物水稻的CCoAOMT类基因有着很高的一致性,达到90.0%。系统进化树分析表明,BoC-CoAOMT1与水稻的CCoAOMT亲缘关系较近。     

香蕉MuMA DS2的克隆、序列分析和表达分析

根据抑制缩减文库获得的一个MADS-box基因片段,从香蕉果实cDNA文库中,采用RT-PCR技术分离获得一个全长cDNA,经序列测定和同源性分析表明,该cDNA含705bp的完整的开放阅读框,编码234个氨基酸残基的MADS-box蛋白,将其命名为MuMADS2。MuMADS2具有植物MADS-box基因家族中特有的M、I、K和C四个结构域,与芦笋、风信子、蝴蝶兰和百合的MADS-box基因的氨基酸序列存在很高的一致性（82%、78%、77%和75%）。将MuMADS2与其它植物来源的MADS-box基因进行序列比较发现,MuMADS2属于MADS-box基因的AGAMOUS亚族的D世系。RT-PCR分析表明,MuMADS2仅在生殖器官（花和果）中表达,在营养器官（根、茎和叶）中不表达。进一步分析发现MuMADS2仅在雄花和雌花的子房、由雌花发育而成的果实中表达,而在雄花和和雌花的柱头和花柱都不表达。推测MuMADS2可能在果实的发育和成熟过程中起作用。     

甜菜亚硝酸还原酶基因(NiR)的克隆与表达分析

以甜菜品种甜研7号叶片的cDNA为模板,采用RT-PCR和3′/5′RACE技术,获得了编码亚硝酸还原酶基因(NiR)的cDNA全序列2 014 bp, 包含有1 830 bp的开放阅读框,编码599个氨基酸。所推导的氨基酸序列与菠菜及拟南芥NiR编码的氨基酸序列均具93%的同源性。生物信息学分析表明,甜菜NiR具有完整的NiR蛋白结构,含血红素蛋白β-化合物区域和4Fe-4S区域, 并利用分析软件预测其三维结构。实时荧光定量结果显示,在以0、10、20、30、40、50、80和160 mmol L^–1 NO₃^–-N处理72 h的试验中,50 mmol L^–1处理可使甜菜NiR的表达量达到最大;以0、2、4、8、16、32、64和128 mmol L^–1 NH₄⁺-N处理48 h的试验表明,8 mmol L^–1和64 mmol L^–1处理条件下甜菜NiR表达量相对较高。硝态氮和铵态氮不同配比处理48 h的试验中,NO₃^–-N和NH₄⁺-N比例为80:20可使甜菜NiR的表达量达到最大;在氮素诱导的基础上,蛋白抑制剂放线菌酮处理9 h,随着处理浓度的增大,NiR的表达量逐渐下降;不同浓度NO₂^–处理的试验中,40 mmol L^–1处理下NiR的表达量最大。     

稗草磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的克隆与分析

为揭示C₄野生植物稗草（Echinochloa crusgalli）PEPCase的结构和功能特点,探索改善作物高光效新途径,本研究首次克隆了稗草（E. crusgalli）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)的cDNA全长,测序及同源性比较分析结果证实,稗草ppc的cDNA全长为2 886 bp,编码961个氨基酸（GenBank登录号：AY251482）;核苷酸序列与谷子(Setaria italica)C₃型、高粱(Sorghum bicolor) C_3-2型、玉米(Zea mays) C_3-2型、水稻(Oryza sativa)C₃型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同源率分别达94.8%、93.2%、93.0%和89.7%。推导的氨基酸序列中C末端第771位氨基酸是丙氨酸（A）,表明是一个C₃型基因。与其他植物几种不同形式PEPCase进行的多重序列比对与系统进化分析结果也证实,此基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与所有参与对比的C₃型序列的同源性均远远高于与C₄型的同源性。与玉米、高粱C_3-2型PEPCase的同源性分别高达到96.5%、96.4%,与高粱、玉米的C_3-1型PEPCase的同源性分别为84.3%、83.8%,而与谷子、玉米、甘蔗和高粱的C₄型PEPCase的一致性相对较低,分别为82.2%、79.1%、77.1%、76.6%。因此进一步推论新克隆的稗草ppc基因属于C_3-2型。对其编码的蛋白序列进行了结构域、活性位点和功能位点预测。     

Mutation Techniques for Gene Discovery and Crop Improvement

One of the most important breakthroughs in the history of genetics ）was the discovery that mutations can be artificially induced in organisms （van Harten, 1998）. Artificially induced mutations, by physical and chemical mutagens, have greatly advanced the understanding of genetics of higher organisms. Starting in the late 1960＇s, the International Atomic Energy Agency （IAEA） and the Food and Agriculture Organization （FAO） of the United Nations sponsored extensive research on mutation induction and their application to breeding of food and indnstrial crops that resulted in the introduction of new varieties of rice, wheat, barley, apples, citrus, sugar cane, banana, and others （more than 2 500 officially released new varieties are to be found in the FAO/IAEA Mutant Varieties Database） （hitp：//www-mvd.iaea.org/MVD/default.htm）. However, the usefulness of mutation techniques has been underappreciated in research communities, particularly during the last decade, when more and more researchers and breeders were rushing into molecular marker techniques and transgenic plants. In this paper, after a brief review of the past accomplishments of mutation induction and its application, we discuss the uniqueness of induced mutations in gene discovery and how to integrate induced mutants into functional genomics programs;     

甘蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物(拟南芥、烟草和亚麻)抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗高抗黑穗病品种NCo376的基因组DNA和cDNA中扩增出11条抗病基因同源序列, 其中5条来自基因组DNA(EF059973, EF059974, EF059975, EF059976和EF059977), 6条来自cDNA(EF155648、EF155649、EF155650、EF155651、EF155652和EF155653)。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守结构域P-loop, Kinase-2a, Kinase-3a 和疏水结构域。聚类分析表明, 11条RGA同RPS2和XA1聚为一类, 而N和L6则单独聚为一类。所有11条抗病基因同源序列中, kinase-2(LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸。定量PCR分析表明, 编号为EF059974的PIC基因的表达不仅受黑穗病菌胁迫的影响, 而且受水杨酸的诱导和过氧化氢的抑制, 也具有抗病基因组织特异性和组成型表达特性。     

Metabolite content of harvested Micro-Tom tomato (Solanum lycopersicum L.) fruit is altered by chilling and protective heat-shock treatments as shown by GC-MS metabolic profiling

The primary aim of this study was to identify metabolites associated with chilling tolerance that was engendered by a heat-shock treatment of tomato fruit pericarp (Solanum lycopersicum L. cv. Micro-Tom). Harvested mature-green fruit were immersed in 20 or 40 °C water for 7 min (‘Heat-Shock’) and then stored at 2.5 °C for 0 or 14 d (‘Chilled’). A reduction in chilling injury symptoms (i.e., slow or abnormal ripening, increased ion leakage, and increased respiration following chilling) was used to select this heat-shock treatment as optimal. Using GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) metabolite profiling, 363 analytes were detected in fruit pericarp of which 65 are identified metabolites. Principal Component Analysis of these data led to distinct groups among the samples based on their treatments; ‘Chilled’ and ‘Chilled + Heat-Shocked’ fruit were markedly different from each other, while the ‘Non-Chilled Control’ and ‘Heat-Shocked’ fruit were similar and grouped closer to the ‘Chilled + Heat-Shocked’ fruit. These results indicate that the heat treatment provided protection from chilling in part by altering levels of fruit metabolites. The levels of arabinose, fructose-6-phosphate, valine and shikimic acid appear to be associated with this heat-shock induced chilling tolerance since their levels were altered in the ‘Chilled’ samples (p < 0.05), relative to the control and the heat-shocked protected fruit. We also describe the metabolites we identified that could be further studied as being indicative of incipient chilling injury in mature-green tomato fruit.     

Metabolic characterization of tomato fruit during preharvest development, ripening, and postharvest shelf-life

Tomato is an important crop in terms of its economic and nutritional value. Tomato fruit quality is a function of metabolite content, which is prone to physiological changes related to fruit development and ripening. The aim of this work was to use a metabolomic approach to characterize compositional changes (sugars, acids and amino acids) of tomato during preharvest fruit development, ripening, and postharvest shelf-life. Gas chromatography-mass spectrometry was used to identify both polar and volatile metabolites that were involved in fruit development and ripening. Characteristic metabolites for the various fruit developmental stages were identified. Mannose, citramalic, gluconic and keto-l-gulonic acids were shown to be strongly correlated to final postharvest stages. During on-vine ripening, an increase was observed for the major hexoses, glucose and fructose, cell wall components such as galacturonic acid, and for amino acids such as aspartic, glutamic acid and methionine. Major changes were also observed at the level of the TCA cycle, showing a decrease in malic and fumaric acids, and accumulation of citric acid.     

马氏珠母贝CyPB基因的克隆与表达分析

为了探究亲环蛋白B(CyPB)在马氏珠母贝中的作用机制,运用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆得到马氏珠母贝CyPB基因(PmCyPB)cDNA的全长序列,并且应用实时荧光定量PCR技术对PmCyPB基因在马氏珠母贝不同组织中的表达进行检测。结果显示,PmCyPB基因序列全长1266 bp,其中开放阅读框(ORF)为678 bp,编码225个氨基酸,5′-UTR为62 bp,3′-UTR为526 bp。预测其相对分子量为24829.3,理论等电点5.77。多序列比对结果显示PmCyPB基因与其他物种的CyPB具有较高的保守性。SMART软件对PmCyPB进行蛋白质序列分析,发现它包含亲环蛋白家族典型的肽脯氨酰顺反异构酶的结构域。实时荧光定量PCR数据分析表明,该PmCyPB基因在马氏珠母贝闭壳肌、肝胰腺、血细胞、外套膜、足、性腺、鳃这7种组织中均有表达,在外套膜表达量最高,其次是鳃。结果可为进一步阐述PmCyPB在马氏珠母贝中的免疫防御机制提供一定的理论基础。     

油菜转录因子BnZFP基因的分离及其功能初步分析

为克隆油菜ZFP类转录因子基因,初步阐明其功能。采用RT-PCR的方法克隆基因和体内检测;花沾法转化拟南芥,Northern blotting检测转基因后的表达。从甘蓝型油菜中分离了一个新的ZFP类转录因子,它编码377个氨基酸,与拟南芥AtZFP基因(At2g29660)的碱基序列相似性最高,为76.2%,命名为BnZFP。该基因在父本、母本和F1代不同发育时期中均能较稳定的表达;该基因转化拟南芥,对获得的转BnZFP基因拟南芥进行了Northern Blotting分析,表明该基因在拟南芥中得到过表达;与野生型拟南芥相比较,过表达BnZFP的转基因拟南芥在萌发、营养生长及生殖生长过程中没有表现出明显的表型变化,该基因的功能有待进一步研究。     

大豆MYB基因GmMYBJ7的克隆及表达分析

MYB蛋白是植物体中一类重要的转录因子,广泛参与植物生理代谢和发育过程的调节.本研究对利用RACE-PCR分离克隆的MYB转录因子基因GmMYBJ7的功能进行了初步研究.Norhern杂交对GmMYBJ7在不同组织中的表达情况进行了检测,结果只在茎、叶中检测到了GmMYBJ7的表达;酵母表达结果显示,GmMYBJ7具有...     

柽柳MnSOD基因的克隆及功能验证

根据已克隆得到的柽柳MnSOD基因片段,采用RACE技术从柽柳中获得MnSOD的cDNA全长序列.该基因全长为1 087 bp.其中,5'非编码区40 bp,3'非编码区333 bp,开放读码框(ORF)长699 bp,编码232个氨基酸.分子量为26 KD,等电点为7.10.该MnSOD氨基酸序列与拟南芥MnSOD序列同源性最高为83%,从12个物种的序列比对可以看出MnSOD氨基酸序列保守性较高.该序列的Genbank注册号为AY573576(基因)和AAS77885(蛋白).将MnSOD基因与酵母表达载体pYES2连接,并进一步转化到酵母基因组中.对重组酵母INVSc1(pYES2-SOD)和对照INVSc1 (pYES2)进行干旱、高温胁迫实验.结果表明:重组酵母的抗干旱、高温能力明显高于对照,证实了来源于柽柳的MnSOD基因具有抗干旱和耐高温能力.     

大豆耐盐相关基因STL的克隆与分析

利用RACE技术从大豆中克隆出一条耐盐相关基因STL(GenBank登录号为DQ234265),该基因全长为1286bp,其中编码区为717bp,编码一个由238个氨基酸组成的蛋白质。STL与拟南芥的耐盐蛋白STO(salttoleranceprotein,GenBank登录号NP_849598)具有63.6%的同源性。RT-PCR分析发现,当用1mol/LNaCl处理大豆叶片不同时间时,大豆STL的表达量并未发生显著变化,与拟南芥STO的表达模式相似,推测STL在大豆中也具有类似的耐盐功能。